Hielscher Ultrasonics
あなたのプロセスについて喜んでご相談に応じます。
お電話ください: +49 3328 437-420
メールでのお問い合わせ info@hielscher.com

ソノケミカルで改良されたディールス・アルダー反応

ディールス-アルダー反応は、炭素-炭素の原子間結合を形成しなければならない化学合成に広く用いられている。超音波処理とそのソノケミカル効果は、ディールス-アルダー反応を促進し、収率を高め、反応時間を大幅に短縮し、同時に環境に優しいグリーンケミストリーの一部となる。

グリーンケミストリーを目指したソノケミカルによるディールス・アルダー反応

ディールス・アルダー反応は、炭素原子間の結合が形成される化学反応である。Diels-Alder反応は、熱的に許容される[4+2]環化付加反応として分類される[。π4s + π2s].超音波支援有機合成は、反応速度、収率、反応の選択性を向上させるグリーンで効率的な合成ルートであるため、超音波照射は研究室や工業生産で広く使用されているシンプルで信頼性の高い技術である。多くの場合、超音波化学的に促進されたルートは、温度と圧力のドラスティックな条件を必要とする常温条件での有機変換を容易にし、エネルギーコストの節約に役立ち、化学合成を節約的な手順に変える。

資料請求







UP400Stのような超音波発生装置は、超音波化学的効果によって有機反応(例えば、ディールス-アルダー反応)を強め、促進するために広く使用されている。

のようなプローブタイプの超音波発生器である。 UP400ST は、ディールス-アルダー反応のような有機反応を超音波化学的効果によって促進するために広く使用されている。

深部共晶溶媒を用いた超音波ディールスアルダー反応

深部共晶溶媒(DES)は、共晶混合物を形成するルイス酸またはブレンステッド酸と塩基の溶液である。深部共晶溶媒は不燃性で、蒸気圧と毒性が低く、天然化合物から作られることが多いため、より安全で環境に優しい代替溶媒である。超音波処理と深部共晶溶媒は相乗的に作用することが知られており、超音波抽出だけでなく化学合成にも使用される。深部共晶溶媒の使用は、超音波で促進されるディールス・アルダー反応においても有益である。例えば、N-エチルマレイミドをジエノフィルとするディールス-アルダー反応を促進するために超音波照射が用いられ、深部共晶溶媒(DES)中では通常の加熱と超音波活性化の両方でジエンの性質が変化する。
超音波活性化と深い共晶溶媒の併用が有効であることが証明され、反応時間を大幅に短縮しながら良好な収率が得られた。

ディールス-アルダー反応に超音波活性化を用いると、深部共晶溶媒との組み合わせにより、反応時間を大幅に短縮しながら良好な収率が得られることが証明された。

超音波により改良されたDiels-Alder反応。
スキームはMarullo et al.

DESとソニケーションを用いたDiels-Alder反応の一般的手順

反応容器に超音波プローブ(ソノトロード/ホーン)を挿入し、超音波でディールスアルダー反応を促進した。超音波プローブの先端は直径0.5cmで、公称出力は70Wであった。反応は40℃で行い、5秒のONと20秒のOFFのサイクルでパルスモードで超音波照射を行った。超音波で強めたDiels-Alder反応は、無音条件下よりもはるかに短時間で良好な収率を示した(超音波反応では70分、無音反応では24時間)。
超音波化学的に増強されたDiels-Alder反応のエネルギー効率を評価するために、無声反応と超音波的に促進されたDiels-Alder反応のエネルギー消費量を比較した。計算の結果、無声反応では35,094 kJ/g、超音波アシスト反応(出力70 Wの超音波ホーン)では28.4 kJ/gであった。この結果、超音波駆動のDiels-Alder反応では99%のエネルギーが節約された。これらの観察結果は、深部共晶溶媒(DES)と超音波照射の併用が、Diels-Alder反応のような重要な合成プロセスにおいて、効率的で省エネルギーな方法論であることを強く示唆している。(Marullo et al., 2020)

ソニケーションを併用した各種深部共晶溶媒の効果

深部共晶溶媒[ChCl]:[Fru]および[TBACl]:[EG]を溶媒として用いた場合、超音波促進Diels-Alder反応において最良の結果が得られた。溶媒として[ChCl]:[Fru]と[TBACl]:[EG]を使用すると、反応時間が大幅に短縮され、収率も大幅に向上した([TBACl]:[EG]の場合、サイレントおよびソノケミカル条件下でそれぞれ73%および87%、[ChCl]:[Fru]の場合、23%および75%)。
TBPCl]:[EG]、[ChCl]:[Gly]、[AcChCl]:[EG]を溶媒として使用した場合、収率は無音条件下で得られた収率と同程度であるが、それでも超音波処理によって化学プロセスの速度は劇的に改善される。
ソニケーションは、イオン液体(IL)のような低蒸気圧で粘性の高い溶媒との相性が非常に良く、このような条件下ではキャビテーション効果がより発生しやすくなるためです。深部共晶溶媒はイオン液体に類似した物理的特性を持つため、超音波処理と組み合わせて使用することができます。深部共晶溶媒(DES)と超音波処理を併用することで、ディールス-アルダー反応のエネルギー需要は大幅に減少する。反応時間は24時間から70分へと大幅に短縮され、収率も非常に良好である。プロセス効率に関しては、深部共晶溶媒(DES)と超音波処理を併用することで、無音状態の10倍の量の材料を処理できることを意味する(Marullo et al.(Marullo et al.)

資料請求







オキサビシクロアルケンの超音波ディールスアルダー反応

Weiら(2004)は、ジメチルアセチレンジカルボキシレート(DMAD)やマレイン酸ジメチルなどの反応性ジエノファイルと置換フランのディールス・アルダー反応を超音波で促進すると、官能基化されたオキサビシクロアルケンが良好な収率で得られることを示した。2-ビニルフランとDMADとの位置特異的フラノDiels-Alder環化付加反応を超音波で促進すると、官能基化されたオキサビシクロアルケンが良好な収率で得られた。

ソノケミカルで改良された環化付加反応

Bravoら(2006)は、イミダゾリウム系イオン液体を反応媒体とし、シクロペンタジエンまたは1,3-シクロヘキサジエンとカルボニルジエノフィルとの一連の超音波付加環化反応を報告した。彼らは、超音波処理によって、これらの環化付加反応が効果的に改善され、対応するサイレント反応と比較して、高い収率および/または反応時間が短縮されることを実証した。例えば、メチルビニルケトンやアクロレインのような単純なα,β-不飽和ジエノフィルの場合、超音波による活性化の効果は明らかである。例えば、メチルビニルケトンは穏やかな超音波処理で1時間以内に89%の収率をもたらすが、無声反応では同じ反応時間で52%しか得られない。

ソノケミカルで促進されるディールス・アルダー反応のためのあらゆるサイズの超音波発生装置

Hielscher Ultrasonics社は、合成や触媒反応などの化学システムに組み込むための高性能超音波プローブ型ホモジナイザーやソノケミカル装置を設計、製造、販売しています。Hielscher社の超音波装置は、化学反応を促進、強化、加速、改善する信頼性の高いツールとして世界中で使用されています。
Hielscher Ultrasonics’ 超音波プロセッサーは、小型のラボ用機器からバッチ式やフローケミストリー用の大型の工業用プロセッサーまで、あらゆるサイズに対応しています。超音波振幅の正確な調整 – ソノケミカルアプリケーションで最も重要なパラメータ – Hielscher社製超音波発生装置は、低振幅から超高振幅まで操作でき、特定の化学反応システムに必要な超音波プロセス条件に合わせて振幅を正確に微調整することができます。
Hielscher社の超音波発生装置は、自動データプロトコール機能を備えたスマートソフトウェアを搭載しています。超音波エネルギー、温度、圧力、時間のようなすべての重要な処理パラメータは、デバイスの電源を入れるとすぐに内蔵のSDカードに自動的に保存されます。
プロセスのモニタリングとデータ記録は、継続的なプロセスの標準化と製品の品質にとって重要です。自動的に記録されたプロセスデータにアクセスすることで、前回の超音波処理を修正し、結果を評価することができます。
もう一つのユーザーフレンドリーな機能は、当社のデジタル超音波システムのブラウザリモートコントロールです。ブラウザーの遠隔操作により、どこからでも超音波プロセッサーの起動、停止、調整、モニターができます。
Diels-Alder反応、Mannich反応、Michael付加反応などの有機合成反応を改善することができる高性能超音波ホモジナイザーについて、今すぐお問い合わせください!

下の表は、超音波処理装置の処理能力の目安です:

バッチ量 流量 推奨デバイス
1〜500mL 10~200mL/分 UP100H
10〜2000mL 20~400mL/分 UP200Ht, UP400ST
0.1~20L 0.2~4L/分 UIP2000hdT
10~100L 2~10L/分 UIP4000hdT
n.a. 10~100L/分 uip16000
n.a. より大きい クラスタ uip16000

お問い合わせ/ お問い合わせ

詳細はお問い合わせください。

超音波プロセッサ、アプリケーション、価格に関する追加情報をご希望の方は、以下のフォームをご利用ください。お客様のプロセスについてご相談させていただき、ご要望に合った超音波システムをご提案させていただきます!









ご注意ください プライバシーポリシー.




超音波高剪断ホモジナイザーは、実験室、ベンチトップ、パイロットおよび工業処理で使用されます。

Hielscher Ultrasonics社は、ラボスケール、パイロットスケール、工業スケールの混合アプリケーション、分散、乳化、抽出用の高性能超音波ホモジナイザーを製造しています。



文献・参考文献

知っておくべき事実


高性能超音波!ヒールシャーの製品範囲は、コンパクトなラボ用超音波装置からベンチトップユニットまでの全スペクトルをカバーしています 卓上型超音波システム フルインダストリアル超音波システムまで。

Hielscher Ultrasonics社は、高性能の超音波ホモジナイザーを製造しています。 ラブ への 工業用サイズ。

あなたのプロセスについて喜んでご相談に応じます。

連絡しましょう。